基于激光雷达的3D目标检测研究综述

近年来,随着自动驾驶技术的快速发展,智能汽车对于环境感知技术的需求也越来越高,由于激光雷达数据具有较高的精度,能够更好的获取环境中的三维信息,已经成为了3D目标检测领域研究的热点。为了给智能汽车提供更加准确的环境信息,对激光雷达3D目标检测领域主要研究内容进行综述。首先,分析了自动驾驶车辆各种环境感知传感器的优缺点;其次,根据3D目标检测算法中数据处理方式的不同,综述了基于点云的检测算法和图像与点云融合的检测算法;然后,梳理了主流自动驾驶数据集及其3D目标检测评估方法;最后对当前点云3D目标检测算法进行总结和展望,结果表明当前研究中2D视图法和多模态融合法对自动驾驶技术发展的重要性。     

基于目标空间分布特征的无人机航拍车辆实时检测技术研究

针对无人机航拍视角下存在整体图像分辨率高但占比较高的小尺度车辆检测特征点稀少这一问题,从卷积网络检测器针对性优化与基于目标分布特征的航拍图像自适应切分2个角度综合考虑,提出一种基于目标空间分布特征的无人机航拍车辆检测网络DF-Net。以单阶段目标检测框架SSD为基础,引入深度可分离卷积和抗混叠低通滤波器对网络结构进行优化搭建E-SSD,为后续检测网络搭建提供高效检测器;接着基于条件生成对抗CGAN思想构建密度估计网络生成器,从而得到航拍图像中车辆的准确分布特征,生成高质量的车辆密度图;将E-SSD与车辆密度估计网络结合,对车辆密度图进行自适应切分,并将切分后的局部图像与全局图像一同输入E-SSD,最后在决策层融合检测结果,由此实现对航拍视角道路交通场景下车辆目标的精确高效检测。在试验中,一方面将设计的基于目标空间分布特征的无人机航拍车辆检测网络DF-Net与E-SSD进行对比分析,另一方面将DF-Net与航拍目标检测领域表现较为优秀的网络进行比较。研究结果表明：设计的方法对于2个试验在均值平均精度指标上均有提升,与E-SSD网络对比时提升了至少4.4%,与航拍目标检测领域优秀网络比较时也有一定提升,并保持了较好的实时性。     

透视投影空间下的无人机倾斜影像直线匹配

直线匹配在结构化物体的三维轮廓重建方面具有重要的作用,而常规直线匹配方法在处理倾斜影像时效果欠佳。本文从解决航空倾斜影像存在的视角差异问题出发,提出一种透视投影空间下的无人机倾斜影像直线匹配方法。首先,根据地面结构化物体提供的几何约束关系,恢复相机的外方位元素,构建出透视投影矩阵,将原始倾斜影像纠正为近似正形影像,使影像间视角差异减小;然后,对正形影像进行直线提取与匹配,得到匹配线段;最后,利用透视投影矩阵对匹配线段做逆变换,得出原始影像的匹配线段。通过三组无人机航空倾斜影像进行实验可以发现,与直接在原始影像上进行直线匹配相比,此方法在匹配线段的数量和正确率上都有优势。     

基于多特征融合的隧道场景车辆再识别

为解决隧道内交通监控视频的低分辨率以及光照不均匀导致的再识别准确率偏低的问题，提出了一种基于多特征融合的车辆再识别方法，通过充分利用车辆的各种有效特征信息提升车辆再识别精确度。首先，将卷积块注意力模块(Convolutional Block Attention Module, CBAM)嵌入到YOLOv5模型的骨干网络卷积层，同时采用CIoU损失和DIoU-NMS方案，提高车型检测准确率；其次，使用改进DeepSORT的表观特征提取网络和ResNet网络，分别获取深度卷积神经网络(Deep Convolution Neural Networks, DCNN)特征和车型ID特征；再次，将车型特征、DCNN特征及车辆ID特征使用加和表示层进行融合，形成可鉴别身份特征，以提高车辆再识别精度；最后，基于Softmax交叉熵损失和三元组损失设计指标函数并进行学习，对学习结果进行重排序以进一步提高模型的精度，并将算法在公开数据集VeRi776、VehicleID和自建数据集Tunnel＿Veh4C进行训练验证。结果表明：与现有方法相比，提出的Rank-1、Rank-5和Rank-10识别准确率以及...     

基于多传感器信息融合的3维目标实时检测

针对基于多传感器信息融合的3维目标检测，提出了一种实时高精度的双阶段深度神经网络PointRGBNet。第1阶段，在区域提案网络中，首先将3维点云投影到2维图像上生成6维RGB点云，然后对输入的6维RGB点云进行特征提取，得到低维特征图与高维特征图，利用融合后的特征图生成大量置信度较高的提案；第2阶段，在目标检测网络中，利用第1阶段生成的提案进行RoI池化，得到特征图上与每个提案对应的特征集合，通过针对性地学习提案的特征集合，实现了更精准的3维目标检测。在KITTI数据集上的公开测试结果表明，PointRGBNet在检测精度上不仅优于仅使用2维图像或3维点云的目标检测网络，甚至优于某些先进的多传感器信息融合网络，而且整个网络的目标检测速度为12帧/s，满足实时性要求。     

基于轮胎特征点的并行大型车辆朝向角计算

针对自动驾驶环境感知中并行大型车辆朝向角预测结果稳定性差的问题，本文中提出一种新的方法进行并行大型车辆朝向角计算。首先，基于相机逆投影模型提出根据轮胎特征点图像位置计算目标车辆朝向角的计算方法。然后，在现有单目3D目标检测模型上增加并训练子分支用于进行大型车辆轮胎特征点的检测。最后，对本文算法进行可视化验证。结果表明，该方法可得到准确的并行大型车辆朝向角，具有比单目3D目标检测模型更好的稳定性。     

基于计算机视觉的钢桥面板裂纹识别方法

钢桥面板疲劳开裂为常见的钢桥病害，准确快速地发现并确定钢桥面板裂纹几何特征对降低运维成本、制定运维策略具有重要意义。针对传统人工巡检效率低、检测环境恶劣等问题，提出了基于计算机视觉的钢桥面板裂纹及其特征识别方法。采用目标检测网络YoloV5和图像语义分割网络U-Net++相结合的方法识别裂纹。根据2个网络的结构特性标注图像中的目标后生成数据集，并分别对网络中的参数进行训练。利用训练后的YoloV5与U-Net++分阶段对待测裂纹图像进行检测与分割，并通过阈值分割优化U-Net++分割结果，再通过骨架化后得到裂纹骨架线；在确定裂纹形貌后，采用YoloV5识别出的标定块求解透视变换矩阵与像素尺度系数，然后对裂纹骨架线进行图像矫正并确定裂纹几何特征。研究结果表明：YoloV5可准确检测出裂纹与标定块，且检测稳定性好；通过优化U-Net++训练时输入的像素尺寸，提高了U-Net++训练的收敛速度，网络损失由0.121降至0.096;求解透视变换矩阵时，使用所有角点坐标拟合该矩阵的最小二乘解可提高图像矫正标定的精度；当图像采集距离较远、角度较大时，角点投影误差增大，且该误差对角度更为敏感；不同图...     

基于人体姿态估计的分心驾驶行为检测

为弥补现有驾驶特征提取方法的不足,提高分心驾驶行为检测的准确性和鲁棒性,将2D/3D人体姿态估计应用于驾驶人行为检测,提出一种适用于驾驶舱环境下的驾驶特征提取方法。首先通过将2D姿态估计网络Simple Baseline和分类网络ResNet进行融合,构建基于2D姿态估计的分心驾驶行为检测模型,并在分心驾驶数据集State Farm上分析不同数据增强方法、不同超参数、不同分类网络对模型性能的影响。其次,融合3D密集姿态估计网络DensePose与分类网络ResNet,构建基于3D姿态估计的分心驾驶行为检测模型。接着,在State Farm数据集上,针对模型的实时性和泛化能力,对比分析基于原始图像和基于2D/3D姿态的分心驾驶行为检测模型。最后,针对效果更优的基于2D姿态估计的分心驾驶行为检测模型,在分心驾驶数据集State Farm上,对使用不同姿态估计算法和分类网络的分心驾驶行为检测模型做了交叉试验,对比分析4个不同检测模型的优缺点。进一步地,将基于2D姿态估计的分心驾驶行为检测模型应用于实际采集的驾驶图片,对模型的泛化能力和有效性进行了测试验证。研究结果表明:与基于原始图像的检测模型相比,基于2D和3D姿态的检测模型都能显著提高分心驾驶行为的检测准确率;基于3D姿态的检测模型在检测精度方面略优,但基于2D姿态的检测实时性更好,检测效率是基于3D姿态检测的4倍;在驾驶舱单一环境下,基于2D姿态估计的分心驾驶行为检测模型能够满足分心驾驶行为检测的需求,在分心驾驶行为检测方面具有重要应用价值。     

基于激光雷达点云的道路几何信息提取与数字化建模研究

为实现快速、自动化的道路几何信息提取和数字化建模，基于激光雷达点云提出了一套从道路语义分割、几何线形提取到集成化建模的通用框架。首先，基于空间上下文特征基础框架，将局部特征的最大值和邻域均值进行聚合以作为局部特征，使用径向分布参数与三维坐标描述全局上下文特征，构建道路语义分割网络。其次，基于道路场景分割结果，通过体素降采样和半径滤波法减少点云数据量、去除离群点，并利用可变半径Alpha Shapes (VA-Shapes)算法提取道路边线，结合获取的边线横纵坐标，计算路段几何信息(路宽、纵坡、横坡等),使用inshape函数和插值法构建交叉口的数字高程模型。最后，采用Dynamo for Revit将道路几何信息导入并生成道路路线，通过Revit软件设计道路自适应族构件及不同类别基础设施族构件，实现精细化道路数字建模。利用开源数据集Semantic3D进行训练和测试，分析与评价道路几何信息提取效果。研究结果表明：所提出的算法总体准确度为95%,路面的单类交并比为97.9%,能够很好地实现道路点云场景的自动化语义分割；相比于传统的固定半径Alpha Shapes算法，VA-Shapes算...     

基于MM-STConv的端到端自动驾驶行为决策模型

针对现有端到端自动驾驶模型输入数据类型单一导致预测精确度低的问题，选取RGB图像、深度图像和车辆历史连续运动状态序列作为多模态输入，并利用语义信息构建一种基于时空卷积的多模态多任务（Multimodal Multitask of Spatial-temporal Convolution，MM-STConv）端到端自动驾驶行为决策模型，得到速度和转向多任务预测参量。首先，通过不同复杂度的卷积神经网络提取场景空间位置特征，构建空间特征提取子网络，准确解析场景目标空间特征及语义信息；其次，通过长短期记忆网络（LSTM）编码-解码结构捕捉场景时间上、下文特征，构建时间特征提取子网络，理解并记忆场景时间序列信息；最后，采用硬参数共享方式构建多任务预测子网络，输出速度和转向角的预测值，实现对车辆的行为预测。基于AirSim自动驾驶仿真平台采集虚拟场景数据，以98 200帧虚拟图像及对应的车辆速度和转向角标签作为训练集，历经10 000次训练周期、6 h训练时长后，利用真实驾驶场景数据集BDD100K进行模型的测试与验证工作。研究结果表明：MM-STConv模型的训练误差为0.130 5，预测精确度达到83.6%，在多种真实驾驶场景中预测效果较好；与现有其他主流模型相比，该模型综合场景空间信息与时间序列信息，在预测车辆速度和转向角方面具有明显的优势，可提升模型的预测精度、稳定性和泛化能力。     

车辆三维轮廓的光栅投影测量技术研究

针对车辆外观三维轮廓测量的技术特点,提出了用光栅投影测量的方法来研究车辆三维轮廓尺寸的测量,以开发相应的测量系统。对该系统的组成及测量原理进行了详细论述,并对大型光栅的投影测量方法及三维投影轮廓的重建方法进行了研究,以此来实现车辆三维投影轮廓及特征尺寸的测量。试验结果表明,光栅投影测量技术可以应用于车辆外观三维轮廓的测量当中,从而实现车辆外廓尺寸的快速、准确及非接触式的测量。     

路侧感知车辆轨迹数据质量智能评估方法

智慧公路布设了大量路侧智能传感器，可以获取全时空车辆运行轨迹数据。然而，如何实现轨迹数据质量高效便捷的评估一直是困扰行业管理部门的难题。现有评估方法大多存在量化指标维度单一、鲁棒性较差等问题。为此，提出一种通过挖掘轨迹数据多维特征以快速评估轨迹数据质量的方法。首先基于轨迹多元信息从元素特征、时序特征和空间特征3个维度设计轨迹合理性、波动性与交互异常性评估指标，并分析评估指标与轨迹数据质量水平的相关关系；在此基础上提出一种利用多元评估指标实现轨迹质量评估的自适应融合回归模型；最后，结合公开轨迹数据集和实测数据集对指标和模型的可靠性及稳定性进行测试与验证。结果表明：轨迹合理性、波动性指标与数据质量显著相关，可基于此构建指标融合模型评估轨迹质量，且引入提出的交互异常性指标可较好地提升模型评估效果。随着模型得分的降低，轨迹数据的运动与交互特征的异常程度增大，持续时间增加。提出的智能评估模型可以挖掘评估指标与轨迹质量的关系，对不同质量水平的轨迹均保持较好的评估效果且优于传统的单一维度评估指标方法，具有良好的稳定性、鲁棒性和优越性，可为车路协同环境下海量的路侧感知轨迹数据提供可靠的质量评价与监测方法。     

可编程车辆模型的获得方法探讨

在道路交通事故的再现分析当中,三维动画再现属于最终的环节。车辆的三维模型可以从三维造型软件获得,但是不能编程控制。就如何从三维造型软件构造的车辆三维模型得到可用程序控制的车辆模型进行了探讨,提出使用VisualC 和OpenGL技术实现车辆模型的动画控制方法。     

车辆识别中的博弈特征选择研究

针对特征识别判断中出现的冲突和特征过多所造成的特征维数灾难问题,采用博弈论的方法对车辆特征空间进行搜索,找到一组对车辆类型识别的最佳特征子集。在多特征组成的特征空间中把具有存在冗余关系的特征定义为博弈过程中的同一个局中人,具有互补关系的特征定义为不同的局中人,用互信息构造支付值函数,使支付值函数能够表现局中人之间的可信度冲突关系。支付值函数的大小和局中人采用对策的分类能力大小相关,分类可信度高的对策支付值大,分类可信度弱的对策支付值小。在车辆识别应用中,车辆的5个特征所组成的特征空间中,把具有冗余与关系的特征分成两个局中人,构造出支付函数,在赢得矩阵中求出均衡解,得出均衡解所对应的{车长、后轮距}是特征空间的一组最佳特征子集。     

浅析汽车线束图的绘制

阐述结合三维布线和整车原理绘制线束图的过程,为线束前期设计人员提供参考经验。     

CATIA V5R16软件在车桥三维设计及校核中的应用

车桥是汽车的重要总成.本文介绍利用CATIA软件对车桥零部件及总成进行三维设计、装配设计分析、有限元分析等.     

基于三维GIS的城市地下管线管理系统研究综述

由于传统的二维管网GIS系统已经不再满足现今社会经济发展的需要,因此从二维管网GIS技术向三维管网GIS技术过渡的角度出发,探讨了三维地下综合管线管理系统建设中的若干关键技术,包括地上与地下同步浏览、二维与三维联动分析、三维管线分析3个方面.     

基于三维扫描顶衬与遮阳帘高精度尺寸策略研究

针对传统顶衬与遮阳帘尺寸策略问题,利用三维扫描技术收集物体几何表面的点云创建模型,并提供进行自动化尺寸策略评估的一种数字化工程解决方案,并对比传统意义上的车辆工程开发中顶衬与遮阳帘物理尺寸验证与数据收集工作优势,并以某项目新车型中三维扫描技术的实际案例出发,简述了三维扫描技术如何针对顶衬与遮阳帘尺寸质量优化进行指导,以及顶衬与遮阳帘零件尺寸质量提升工作中的优势。